[發(fā)明專利]可見光自供能通信系統(tǒng)及基于其的通信方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011167485.5
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112367119A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫啟功;陳雄斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H03M5/12
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 劉歌

本發(fā)明提供了一種可見光自供能通信系統(tǒng)及基于其的通信方法，該系統(tǒng)包括：發(fā)送端，該發(fā)送端包括依次連接的數(shù)據(jù)處理電路、信號調(diào)制電路和信號輸出電路；以及接收端，該接收端包括依次連接的信號收集電路、數(shù)據(jù)通信電路和無源處理器；其中，信號輸出電路輸出的信號直接作用于信號收集電路，并最終傳輸至無源處理器實現(xiàn)可見光自供能通信系統(tǒng)的通信。通過該可見光自供能通信系統(tǒng)及基于其的通信方法，可以在不需要外部電源的情況下實現(xiàn)單字節(jié)可見光通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可見光自供能通信系統(tǒng)及基于其的通信方法。

背景技術(shù)

新興的5G技術(shù)在各種應(yīng)用場景下都提供了巨大的優(yōu)勢，如增強型移動寬帶(eMBB)、大規(guī)模機器類型通信(mMTC)和超可靠低延遲通信(uRLLC)。然而，5G的高功耗是各界關(guān)注的一個主要問題。降低功耗是無線通信領(lǐng)域必須解決的問題。

可見光通信(VLC)的節(jié)能特性有助于解決數(shù)字通信領(lǐng)域的高功耗問題。VLC的主要目的是實現(xiàn)照明與通信的復(fù)用。

然而，發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有研究中的可見光通信系統(tǒng)均離不開外部電源，而且，目前很少有工作集中在設(shè)計不需要任何外部電源進行單字節(jié)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)上。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種可見光自供能通信系統(tǒng)及基于其的通信方法。

本發(fā)明一方面提供了一種可見光自供能通信系統(tǒng)，包括：發(fā)送端，所述發(fā)送端包括依次連接的數(shù)據(jù)處理電路、信號調(diào)制電路和信號輸出電路；以及接收端，所述接收端包括依次連接的信號收集電路、數(shù)據(jù)通信電路和無源處理器；其中，所述信號輸出電路輸出的信號直接作用于所述信號收集電路，并最終傳輸至所述無源處理器實現(xiàn)所述可見光自供能通信系統(tǒng)的通信。

一些實施例中，所述無源處理器還連接至所述數(shù)據(jù)處理電路。

一些實施例中，所述數(shù)據(jù)通信電路中包括低壓差線性調(diào)節(jié)器。

一些實施例中，所述數(shù)據(jù)處理電路中包括曼徹斯特編碼子電路，所述無源處理器中包括曼徹斯特解碼子電路。

一些實施例中，所述信號輸出電路為LED發(fā)射板，所述信號收集電路為太陽能電池。

本發(fā)明另一方面提供了一種基于上述可見光自供能通信系統(tǒng)的通信方法，包括：通過數(shù)據(jù)處理電路和信號調(diào)制電路生成模擬信號；將所述模擬信號發(fā)送至信號輸出電路；所述信號輸出電路將接收到的所述模擬信號發(fā)送至信號收集電路，其中，所述信號收集電路連接至一數(shù)據(jù)通信電路；通過所述數(shù)據(jù)通信電路將所述信號收集電路接收到的所述模擬信號分成直流信號和交變信號；以及將所述直流信號和交變信號均傳輸至無源處理器，其中，所述直流信號用于為所述無源處理器供能，以使得所述無源處理器處理所述交變信號而實現(xiàn)所述可見光自供能通信系統(tǒng)的通信。

一些實施例中，所述通過數(shù)據(jù)處理電路和信號調(diào)制電路生成模擬信號包括：通過信號源產(chǎn)生子電路生成初始數(shù)字信號；將所述初始數(shù)字信號傳輸至曼徹斯特編碼子電路進行編碼，得到編碼后的數(shù)字信號；以及將所述編碼后的數(shù)字信號發(fā)送至現(xiàn)場可編程門陣列和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進行調(diào)頻、調(diào)幅處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到所述模擬信號；其中，所述調(diào)頻、調(diào)幅處理中的調(diào)節(jié)值根據(jù)所述可見光自供能通信系統(tǒng)的通信距離確定。

一些實施例中，生成所述直流信號的過程包括：在所述數(shù)據(jù)通信電路中設(shè)置低壓差線性調(diào)節(jié)器；以及通過所述低壓差線性調(diào)節(jié)器生成所述直流信號。

一些實施例中，所述無源處理器處理所述交變信號包括：通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述交變信號進行轉(zhuǎn)換，然后采集得到模擬波形數(shù)據(jù)信號；通過數(shù)據(jù)恢復(fù)算法對所述模擬波形數(shù)據(jù)信號進行恢復(fù)，得到所述編碼后的數(shù)字信號；通過曼徹斯特解碼子電路對所述編碼后的數(shù)字信號進行解碼，得到所述信號源產(chǎn)生子電路生成的初始數(shù)字信號。

一些實施例中，所述數(shù)據(jù)恢復(fù)算法包括極值點檢測算法和判決算法，所述極值點檢測算法包括定義法和導(dǎo)數(shù)法。